(57)【要約】【課題】動作不良の発生を抑制し、構造体設計、加工を行う上での構造設計、プロセス設計の自由度が高い３次元構造体の製造方法を提供する。【解決手段】第１の基板の第１の主表面から第１の基板を選択的に除去して凸部を形成する第１のパターニング工程と、第１の主表面を第２の基板の主表面に接合する基板接合工程と、第１の主表面に対向する第２の主表面から第１の基板を一様に除去して、凸部のみを残す裏面エッチング工程とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板の第１の主表面から前記第１の基板を選択的に除去して凸部を形成する第１のパターニング工程と、
前記第１の主表面を第２の基板の主表面に接合する基板接合工程と、
前記第１の主表面に対向する第２の主表面から前記第１の基板を一様に除去して、前記凸部のみを残す裏面エッチング工程
とを有することを特徴とする半導体構造の製造方法。
【請求項２】
前記裏面エッチング工程は、途中まで前記第２の主表面を研磨し、その後、エッチング処理により前記第１の基板の前記凸部を除く他の部分を総て除去することを特徴とする請求項１記載の半導体構造の製造方法。
【請求項３】
前記基板接合工程の前に、前記凸部のうち前記第２の基板に接合されない可動部分と重ね合わされる第２の基板の主表面に凹部を形成する第２のパターニング工程を更に有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体構造の製造方法。
【請求項４】
前記第１のパターニング工程において、前記凸部のうち前記第２の基板に接合されない可動部分の高さを、前記第２の基板に接合される固定部分よりも低くすることを特徴とする請求項１または２記載の半導体構造の製造方法。
【請求項５】
第１のパターニング工程は、
前記第１の主表面上の前記凸部が形成される領域に、前記第１の基板に対して一定のエッチング選択比を有するエッチングマスクを選択的に形成する段階と、
前記エッチングマスクが形成されていない領域の前記第１の基板を選択的に除去する段階とを有し、
前記可動部分が形成される領域の前記エッチングマスクの厚さは、前記固定部分が形成される領域の前記エッチングマスクの厚さよりも薄いことを特徴とする請求項４記載の半導体構造の製造方法。
【請求項６】
前記基板接合工程の前に、前記凸部の側壁の粗さを取り除くスムージング工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至５何れか１項記載の半導体構造の製造方法。
【請求項７】
前記第２の基板の主表面上には絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６何れか１項記載の半導体構造の製造方法。
【請求項８】
前記第２の基板は絶縁基板であることを特徴とする請求項１乃至６何れか１項記載の半導体構造の製造方法。
【請求項９】
前記第１のパターニング工程の後、前記裏面エッチング工程の前に、前記凸部の側面に絶縁膜を形成する側壁形成工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の半導体構造の製造方法。
【請求項１０】
前記側壁形成工程は、
前記凸部の露出面に絶縁膜を成膜する成膜過程と、
前記凸部のうち少なくとも前記第２の基板に接合される固定部分の上面に成膜された前記絶縁膜を選択的に除去する接合面形成過程
とを備えることを特徴とする請求項９記載の半導体構造の製造方法。
【請求項１１】
前記第１のパターニング工程において、隣接する前記凸部の間に凸状のダミー構造を前記凸部と同時に形成し、
前記凸部を残して前記ダミー構造を選択的に除去するダミー構造除去工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の半導体構造の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の基板は、ベース層と、前記ベース層の上に配置された埋め込み絶縁膜と、前記埋め込み絶縁膜の上に配置された活性層を備えるＳＯＩ基板であることを特徴とする請求項１記載の半導体構造の製造方法。
【請求項１３】
前記裏面エッチング工程において、ドライエッチング法を用いて前記埋め込み絶縁膜を除去することを特徴とする請求項１２記載の半導体構造の製造方法。
【請求項１４】
前記活性層の厚さは、前記凸部の高さと等しいことを特徴とする請求項１２記載の半導体構造の製造方法。
【請求項１５】
前記埋め込み絶縁膜の厚さは、前記スムージング工程において形成する酸化膜の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１２記載の半導体構造の製造方法。
【請求項１６】
前記裏面エッチング工程における前記研磨はパターニングの後に行うことを特徴とする請求項１２記載の半導体構造の製造方法。
【請求項１７】
基板接合工程において前記第１の基板と前記第２の基板との間に閉空間が形成されないように、予め、前記第１の基板の第１の主表面又は前記第２の基板の主表面にウェハ外周までに至る溝を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体構造の製造方法に関し、特に、微小電気機械システムによる半導体構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小電気機械システム（micro-electro-mechanical systems：ＭＥＭＳ）による静電マイクロアクチュエータを用いた光スイッチ或いは光シャッター等の光デバイスが実用化されている。
【０００３】
図２１に示すように、関連技術に係る光スイッチは、その一端が基板に固定された折り返しバネ（支持アーム）１４６ａ〜１４６ｄと、折り返しバネ１４６ａ〜１４６ｄの他端に接続された可動櫛歯電極及び可動櫛歯電極に対向して配置された固定櫛歯電極とからなる駆動部１４２ａ〜１４２ｄと、可動櫛歯電極に接続された可動プレート１４１と、可動プレート１４１の先端に接続されたミラー１４９と、ミラー１４９近傍で交差又は対向する光ファイバ１５０ａ〜１５０ｄとを有する。折り返しバネ１４６ａ〜１４６ｄ、可動櫛歯電極、可動プレート１４１、及びミラー１４９は、基板に対して自由に変位し得る可動部を構成する。なお、光ファイバ１５０ａ〜１５０ｄは、光ファイバー固定用溝にはめ込まれ、基板に固定されている。
【０００４】
図２２（ａ）に示すように、基板１６３、中間酸化膜１６２及び活性層１６１からなるシリコン・オン・インシュレータ基板（ＳＯＩ基板）１６０の活性層１６１上に酸化膜パターン１６４を形成する。図２２（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１６４をマスクとして活性層１６１を選択的に垂直エッチングする。垂直エッチングは、中間酸化膜１６２が表出するまで行う。図２２（ｃ）に示すように、表出した中間酸化膜１６２をウェットエッチングにより除去する。この時、中間酸化膜１６２のサイドエッチングにより、活性層１６１の下の中間酸化膜１６２の一部も除去される。よって、パターン幅の狭い活性層（可動部）１４２ｂ、１４９は、基板１６３から分離される。図２２（ｄ）に示すように、光ファイバ１５０ｄを、光ファイバー固定用溝にはめ込み、図２１の光スイッチが完成する。
【０００５】
また、少なくとも１つの固定電極あるいは可動電極の凹凸パターンを半導体基板の一方の主面に形成した後、当該半導体基板の凹凸パターンを形成した主面を他の基板に張り付け、前記半導体基板から前記凹凸パターンを分離する微小可動機械の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２６８２１８１号公報（第４頁左欄第３９行目〜４５行目）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２２（ａ）〜図２２（ｄ）に示した製造方法において、可動部を形成する際に、中間酸化膜１６２を等方的にエッチングする必要があり、その手段としては弗化水素酸溶液によるウェットエッチング法が最も一般的に用いられている。このようにウェットエッチングを用いる際には、エッチング終了後、水洗及び乾燥を必要とする。このプロセスにおいて、乾燥の際に生じる水の表面張力により、可動部のシリコン構造体が隣接する周辺部と固着する（スティッキング）可能性が高く、可動部の動作に障害を引き起こす。また、非常に薄い梁状の可動部などを有する構造体においては、ウェットプロセスで生じる水の水流により構造体が破損してしまう可能性もある。
【０００７】
また、図２２（ａ）〜図２２（ｄ）に示した製造方法では、構造体設計における自由度が制約される。即ち、可動部を基板１６３から切り離す方法（リリース方法）として中間酸化膜１６２のサイドエッチングを利用している為、エッチング時間で規定されるパターン幅よりも細い部分は必然的に基板１６３から切り離されてしまい、逆に大きい部分を切り離すことはできない。したがって、構造体のパターン幅又は線幅の設計自由度に大きな制約が生じる。
【０００８】
更に、基板１６３と活性層１６１が中間酸化膜１６２を介して既に一体化したＳＯＩ基板を加工対象としているため、例えば表面層の一部のみ加工する、或いは熱処理を加えるなどといった加工は困難であり、加工自由度に大きな制約が生じていた。
【０００９】
本発明はこのような関連技術の問題点を解決するために成されたものであり、その目的は、基板上に３次元形状を有する構造体、デバイスを形成する際において、固着などの動作不良の発生を抑制し、構造体設計、加工を行う上での構造設計、プロセス設計の自由度が高い半導体構造の製造方法、半導体アクチュエータ及び光デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の特徴は、第１の基板の第１の主表面から第１の基板を選択的に除去して凸部を形成する第１のパターニング工程と、第１の主表面を第２の基板の主表面に接合する基板接合工程と、第１の主表面に対向する第２の主表面から第１の基板を一様に除去して、凸部のみを残す裏面エッチング工程とを有する半導体構造の製造方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板上に３次元形状を有する構造体、デバイスを形成する際において、固着などの動作不良の発生を抑制し、構造体設計、加工を行う上での構造設計、プロセス設計の自由度が高い半導体構造の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似の部分には同一あるいは類似な符号を付している。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る３次元構造体は、第２の基板１２と、第２の基板１２の上に配置された第１の基板１１とを有し、第１の基板１１内にパターン幅の異なる複数の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・が形成されている。総ての凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・は、第２の基板１２の上に直接、接合されている。
【００１４】
図２（ａ）乃至図２（ｃ）を参照して、図１に示した３次元構造体の製造方法を説明する。
【００１５】
（イ）先ず図２（ａ）に示すように、単結晶シリコンからなる第１の基板１１を用意し、熱酸化法或いは化学的気相成長（Chemical vapor deposition：ＣＶＤ）法等を用いて第１の基板１１の第１の主表面１４上に一様に酸化膜を形成する。スピン塗布法及びフォトリソグラフィ法を用いて、酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン５は、図１の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・が形成される領域に選択的に形成される。
【００１６】
（ロ）図２（ｂ）に示すように、酸化膜パターン５をマスクとして、深堀り（高アスペクト）反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）法などのドライエッチング方法を使って、第１の基板１１の第１の主表面１４から深さ１００μｍ程度、第１の基板１１を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン５の下の第１の基板１１は除去されずに凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・を形成する。以後、この工程を「第１のパターニング工程」と呼ぶ。なお、第１のパターニング工程では、側壁にポリマーの保護膜を形成する段階とエッチングする段階とを交互に繰り返す方法が一般的に用いられる。したがって、エッチングされた部分の断面、即ち凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・の側壁には、約０．２μｍ程度の凹凸２５が形成される。また、エッチングの深さ（凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・の深さ）は、溝幅の広い部分の方が溝幅の狭い部分よりも深くなる。その後、酸化膜パターン５を弗化水素酸溶液で除去する。
【００１７】
（ハ）図２（ｃ）に示すように、単結晶シリコンからなる第２の基板１２を用意し、第１の基板１１の第１の主表面１４を第２の基板１２の主表面１６に接合する。具体的には、図２（ｃ）に示す第１の基板１１は、図２（ｂ）に示した第１の基板１１の第１及び第２の主表面１４、１５を入れ替えた状態を示す。第１の基板１の第１の主表面１４を第２の基板１２の主表面１６と重ね合わせた状態で、第１の基板１１と第２の基板１２とを接合する。以後、この工程を「基板接合工程」と呼ぶ。なお、基板接合工程の前に、第２の基板１２に対する加工処理は施されず、第２の基板１２の主表面は平坦である。したがって、基板接合工程によって総ての凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・が第２の基板１２に接合される。即ち、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・の総ての上面が接合面となる。
【００１８】
（ニ）最後に、第１の主表面１４に対向する第２の主表面１５から第１の基板１１を一様に除去する。具体的には、第１の基板１１の第２の主表面１５を、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）法などを用いて研磨する。研磨処理は、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・に挟まれた溝が表出する、つまり、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・のみが残される前に終了する。具体的には、溝の一番深い部分が露出せず、且つ機械的に構造破壊を起さない範囲で研磨は終了する。その後、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング法を用いて、第１の基板１１の第２の主表面１５を除去する。エッチング処理は、総ての溝が露出し、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・のみが残され、その他の部分が総て除去された時点で終了する。以後、この工程を「裏面エッチング工程」と呼ぶ。以上の工程を経て、図１に示した３次元構造体が完成する。
【００１９】
このように、接合プロセス及びドライエッチングプロセスにより、３次元形状の溝を有する構造体を形成することができる。
【００２０】
以上説明したように、第１の基板１１を第２の基板１２へ接合する前に、第１の基板１１に対して加工を施しているため、加工の自由度も向上する。加工前から一体となっているＳＯＩ基板では実現できない形状であっても、加工後の基板を接合することにより、複雑な形状の３次元構造を実現可能である。
【００２１】
また、裏面エッチング工程において、途中まで第２の主表面１５を研磨し、その後、エッチング処理（ＤＲＩＥ処理）により第１の基板１１の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・を除く他の部分を総て除去することにより、ＤＲＩＥ処理の時間を短くすることができる。したがって、ＤＲＩＥのエッチングバラツキに起因した加工形状のバラツキを抑制することができる。
【００２２】
なお、上述したように、第１のパターニング工程において溝幅の広い部分は狭い部分よりも溝の深さが深くなるため、裏面エッチング工程において溝幅の広い部分は狭い部分よりも早い段階で露出することになり、第２の基板１２の主表面１６がエッチングされることになる。結果的に、溝幅の広い部分は、狭い部分に比して溝の深さが深く形成されることになる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図３に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る３次元構造体は、第２の基板１２と、第２の基板１２の上に配置された第１の基板１１とを有し、第１の基板１１内にパターン幅の異なる複数の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成され、第２の基板１２の主表面１６に凹部１８ａ、１８ｂが形成されている。一部の凸部１３ａ、１３ｅは、第２の基板１２の主表面１６に直接、接合されている固定部を構成し、他の凸部１３ｂ、１３ｃは、凹部１８ａ、１８ｂの上方に配置され、第２の基板１２の主表面１６に接合されていない可動部を構成する。
【００２４】
図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）乃至図５（ｃ）を参照して、図３に示した３次元構造体の製造方法を説明する。
【００２５】
（イ）先ず図４（ａ）に示すように、第１の基板１１を用意し、第１の基板１１の第１の主表面１４上に一様に酸化膜を形成する。酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン５は、図３の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成される領域に選択的に形成される。
【００２６】
（ロ）図４（ｂ）に示すように、第１のパターニング工程において、酸化膜パターン５をマスクとして、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング方法を使って、第１の基板１１の第１の主表面１４から深さ１００μｍ程度、第１の基板１１を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン５の下の第１の基板１１は除去されずに凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成される。その後、酸化膜パターン５を弗化水素酸溶液で除去する。
【００２７】
（ハ）図５（ａ）に示すように、第２の基板１２を用意し、第２の基板１２の主表面１６上に一様に酸化膜を形成する。酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン１９は、図３の凹部１８ａ、１８ｂが形成される領域に開口を有する。
【００２８】
（ニ）図５（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１９をマスクとして、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング方法を使って、第２の基板１２の主表面１６から深さ５〜１０μｍ程度、第２の基板１２を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン１９の開口部分に凹部１８ａ、１８ｂが形成される。以後、この工程を「第２のパターニング工程」と呼ぶ。その後、酸化膜パターン１９を弗化水素酸溶液で除去する。
【００２９】
（ホ）基板接合工程において、第１の基板１１の第１の主表面１４を第２の基板１２の主表面１６に接合する。具体的には、図５（ｃ）に示す第１の基板１１は、図４（ｂ）に示した第１の基板１１の第１及び第２の主表面１４、１５を入れ替えた状態を示す。第１及び第２の基板１１、１２の溝加工を施した面を接合面として重ね合わせた状態で、第１の基板１１と第２の基板１２とを接合する。この時、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃが、凹部１８ａ、１８ｂの上方に配置されるように、第１の基板１１及び第２の基板１２の接合面はアライメントされる。また、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃの総ての部分が、凹部１８ａ、１８ｂの上方に納まるように、アライメント精度を勘案して設計する必要が有る。
【００３０】
（へ）最後に、裏面エッチング工程において、第１の主表面１４に対向する第２の主表面１５から第１の基板１１を一様に除去する。具体的には、第１の基板１１の第２の主表面１５を、ＣＭＰ法などを用いて研磨する。研磨処理は、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅに挟まれた溝が表出する、つまり、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅのみが残される前に終了する。具体的には、溝の一番深い部分が露出せず、且つ機械的に構造破壊を起さない範囲で研磨は終了する。その後、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング法を含む異方性のエッチング方法（サイドエッチングを伴わない垂直エッチング）を用いて、第１の基板１１の第２の主表面１５を除去する。エッチング処理は、総ての溝が露出し、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅのみが残され、その他の部分が総て除去された時点で終了する。以上の工程を経て、溝形状を有し、一部に可動部を含む図３に示した３次元構造体が完成する。
【００３１】
以上説明したように、可動部がリリースされる時点及びそれ以降の工程では、ウェットプロセスを用いない為、可動部形成時に問題となる固着の発生を抑制することができる。ひいては、デバイスの歩留り向上の効果が達成される。
【００３２】
固定部となる部分をそのパターン幅に係らず配置することができ、望みの場所を固定部とすることができる。例えば、図６の凸部１３ｅは、可動部１３ｂ、１３ｃに比して同等なパターン幅を有するにも係らず、第２の基板１２との接合を形成し、固定部とすることができる。したがって、光スイッチのレイアウトの自由度が大幅に向上し、デバイスの小型化が達成できる。
【００３３】
また、２つの基板１１、１２を接合する前に、第１の基板１１に対して加工しているため、加工の自由度も向上する。加工前から一体となっているＳＯＩ基板では実現できない形状であっても、１枚づつの基板を加工し、加工後の基板を接合することにより、複雑な形状の３次元構造を実現可能である。
【００３４】
また、裏面エッチング工程において、途中まで第２の主表面１５を研磨し、その後、エッチング処理（ＤＲＩＥ処理）により第１の基板１１の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅを除く他の部分を総て除去することにより、ＤＲＩＥ処理の時間を短くすることができる。したがって、ＤＲＩＥのエッチングバラツキに起因した加工形状のバラツキを抑制することができる。
【００３５】
（第３の実施の形態）
図６に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る３次元構造体は、第２の基板１２と、第２の基板１２の上に配置された第１の基板１１とを有し、第１の基板１１内にパターン幅の異なる複数の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成されている。一部の凸部１３ａ、１３ｅは、第２の基板１２の主表面１６に直接、接合されている固定部を構成し、他の凸部１３ｂ、１３ｃは、第２の基板１２の上方に配置され、第２の基板１２の主表面１６に接合されていない可動部を構成する。なお、図３の３次元構造体と異なり、第２の基板１２の主表面１６に凹部１８ａ、１８ｂは形成されていない。
【００３６】
図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）乃至図８（ｃ）を参照して、図６に示した３次元構造体の製造方法を説明する。
【００３７】
（イ）先ず図７（ａ）に示すように、第１の基板１１を用意し、第１の基板１１の第１の主表面１４上に一様に酸化膜を形成する。ここでは、熱酸化法を用いて第１の主表面１４に厚さ１μｍ程度の酸化膜を形成する。この酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン２０は、図６の可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃが形成される領域に開口を有する。
【００３８】
（ロ）図７（ｂ）に示すように、再び、第１の基板１１の第１の主表面１４上に一様に酸化膜を形成する。ここでは、熱酸化法を用いて第１の主表面１４に厚さ０．５μｍ程度の酸化膜を形成する。したがって、図７（ａ）の酸化膜パターン２０が形成されている領域には、比較的厚い酸化膜２１ａが形成され、図７（ａ）の酸化膜パターン２０が形成されていない領域には、比較的薄い酸化膜２１ｂが形成される。
【００３９】
（ハ）酸化膜２１ａ、２１ｂの上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜２１ａ、２１ｂを除去する。図８（ａ）に示すように、残された酸化膜パターン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｅは、図６の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成される領域に選択的に形成される。また、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃ上に形成された酸化膜パターン２２ｂ、２２ｃの厚さは、固定部を構成する凸部１３ａ、１３ｅ上に形成された酸化膜パターン２２ａ、２２ｅの厚さよりも薄い。
【００４０】
（ニ）図８（ｂ）に示すように、第１のパターニング工程において、酸化膜パターン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｅをマスクとして、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング方法を使って、第１の基板１１の第１の主表面１４から深さ１００μｍ程度、第１の基板１１を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｅ下の第１の基板１１は除去されずに凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成される。また、第１のパターニング工程でエッチングマスクとして用いる酸化膜パターン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｅは、第１の基板１１に対して一定のエッチング選択比を有する。即ち、第１の基板１１のエッチング進行と共に、酸化膜パターン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｅも少しづつエッチングされる。図８（ｂ）に示すように、第１のパターニング工程のエッチング終了後には、酸化膜パターン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｅのうち、固定部を構成する凸部１３ａ、１３ｅ上の酸化膜パターン２２ａ、２２ｅのみが残り、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃ上の酸化膜パターン２２ｂ、２２ｃは総て除去される。更に、酸化膜パターン２２ｂ、２２ｃが総て除去された後のエッチング終了前の短時間、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃの一部も除去されて、凸部１３ｂ、１３ｃの高さは、凸部１３ａ、１３ｅよりも５〜１０μｍ程度低くなる。このように、エッチング時間及びエッチング選択比とを勘案して、固定部の酸化膜パターン２２ａ、２２ｅ及び可動部の酸化膜パターン２２ｂ、２２ｃの厚みをそれぞれ最適化する。その後、酸化膜パターン２２ａ、２２ｅを弗化水素酸溶液で除去する。
【００４１】
（ホ）基板接合工程において、第１の基板１１の第１の主表面１４を第２の基板１２の主表面１６に接合する。具体的には、図８（ｃ）に示す第１の基板１１は、図８（ｂ）に示した第１の基板１１の第１及び第２の主表面１４、１５を入れ替えた状態を示す。第１の基板１１の溝加工を施した面を接合面として重ね合わせた状態で、第１の基板１１と第２の基板１２とを接合する。
【００４２】
（へ）最後に、裏面エッチング工程において、第１の主表面１４に対向する第２の主表面１５から第１の基板１１を一様に除去する。具体的には、第１の基板１１の第２の主表面１５を、ＣＭＰ法などを用いて研磨する。研磨処理は、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅに挟まれた溝が表出する、つまり、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅのみが残される前に終了する。具体的には、溝の一番深い部分が露出せず、且つ機械的に構造破壊を起さない範囲で研磨は終了する。その後、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング法を用いて、第１の基板１１の第２の主表面１５を除去する。エッチング処理は、総ての溝が露出し、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅのみが残され、その他の部分が総て除去された時点で終了する。以上の工程を経て、一部に可動部を含む図６に示した３次元構造体が完成する。
【００４３】
このように、図３に示した３次元構造体では、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃが、第２の基板１２の凹部１８ａ、１８ｂの上方に配置されるように、第１の基板１１及び第２の基板１２の接合面をアライメントする必要があったが、第３の実施の形態では、第２の基板１２に対して溝加工を施さない為、第１及び第２の基板１１、１２間の接合アライメントの必要がない。また同様に、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃの総ての部分が、凹部１８ａ、１８ｂの上方に納まるように、アライメント精度を勘案して設計する必要もない。
【００４４】
また、第１のパターンニング工程におけるエッチング時間及びエッチング選択比とを勘案して、固定部の酸化膜パターン２２ａ、２２ｅ及び可動部の酸化膜パターン２２ｂ、２２ｃの厚みをそれぞれ最適化する。このことにより、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの仕上がり高さを制御することができる。
【００４５】
また、第２の実施の形態と同様な作用・効果が得られることは言うまでもない。
【００４６】
（第４の実施の形態）
図９に示すように、本発明の第４の実施の形態に係る３次元構造体は、第２の基板１２と、第２の基板１２の上に配置された第１の基板１１とを有し、第１の基板１１内にパターン幅の異なる複数の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成され、第２の基板１２の主表面１６に凹部１８ａ、１８ｂが形成されている。一部の凸部１３ａ、１３ｅは、第２の基板１２の主表面１６に直接、接合されている固定部を構成し、他の凸部１３ｂ、１３ｃは、凹部１８ａ、１８ｂの上方に配置され、第２の基板１２の主表面１６に接合されていない可動部を構成する。このように、図９に示す３次元構造体は、図３に示した３次元構造体と同様な構成を有する。
【００４７】
図１０（ａ）乃至図１０（ｄ）、図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）を参照して、図９に示した３次元構造体の製造方法を説明する。
【００４８】
（イ）先ず図１０（ａ）に示すように、第１の基板１１を用意し、第１の基板１１の第１の主表面１４上に一様に酸化膜を形成する。酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン５は、図９の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成される領域に選択的に形成される。
【００４９】
（ロ）図１０（ｂ）に示すように、第１のパターニング工程において、酸化膜パターン５をマスクとして、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング方法を使って、第１の基板１１の第１の主表面１４から深さ１００μｍ程度、第１の基板１１を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン５の下の第１の基板１１は除去されずに凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成される。なお、第１のパターニング工程では、側壁にポリマーの保護膜を形成する段階とエッチングする段階とを交互に繰り返す。したがって、エッチングされた部分の断面、即ち凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅの側壁には、ピーク・バレイ値（Ｐ・Ｖ値）で約０．２μｍ程度の凹凸２５が形成される。
【００５０】
（ハ）図１０（ｃ）に示すように、第１の基板１１の第１の主表面１４を熱酸化して、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅの側面及び底面に厚さ１．０μｍ以上の熱酸化膜２３を形成する。その後、酸化膜パターン５及び熱酸化膜２３を弗化水素酸溶液で除去する。図１０（ｄ）に示すように、凹凸の小さい平坦な凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅを形成することができる。例えば、厚さが１．２μｍの熱酸化膜２３を形成した場合、凹凸が４０ｎｍ（ｒｍｓ）程度の平坦な面が得られる。
【００５１】
（ニ）図１１（ａ）に示すように、第２の基板１２を用意し、第２の基板１２の主表面１６上に一様に酸化膜を形成する。酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン１９は、図９の凹部１８ａ、１８ｂが形成される領域に開口を有する。
【００５２】
（ホ）図１１（ｂ）に示すように、第２のパターニング工程において、酸化膜パターン１９をマスクとして、乾式反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）法などのドライエッチング方法を使って、第２の基板１２の主表面１６から深さ５〜１０μｍ程度、第２の基板１２を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン１９の開口部分に凹部１８ａ、１８ｂが形成される。その後、酸化膜パターン１９を弗化水素酸溶液で除去する。
【００５３】
（へ）基板接合工程において、第１の基板１１の第１の主表面１４を第２の基板１２の主表面１６に接合する。具体的には、図１１（ｃ）に示す第１の基板１１は、図１０（ｄ）に示した第１の基板１１の第１及び第２の主表面１４、１５を入れ替えた状態を示す。第１及び第２の基板１１、１２の溝加工を施した面を接合面として重ね合わせた状態で、第１の基板１１と第２の基板１２とを接合する。この時、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃが、凹部１８ａ、１８ｂの上方に配置されるように、第１の基板１１及び第２の基板１２の接合面はアライメントされる。また、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃの総ての部分が、凹部１８ａ、１８ｂの上方に納まるように、アライメント精度を勘案して設計する必要が有る。
【００５４】
（ト）最後に、裏面エッチング工程において、第１の主表面１４に対向する第２の主表面１５から第１の基板１１を一様に除去する。具体的には、第１の基板１１の第２の主表面１５を、ＣＭＰ法などを用いて研磨する。研磨処理は、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅに挟まれた溝が表出する、つまり、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅのみが残される前に終了する。その後、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング法を含む異方性のエッチング方法（サイドエッチングを伴わない垂直エッチング）を用いて、第１の基板１１の第２の主表面１５を除去する。エッチング処理は、総ての溝が露出し、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅのみが残され、その他の部分が総て除去された時点で終了する。以上の工程を経て、溝形状を有し、一部に可動部を含む図９に示した３次元構造体が完成する。
【００５５】
このように、第１のパターンニング工程の後に、第１の基板１１の第１の主表面１４を熱酸化して熱酸化膜２３を弗化水素酸溶液で除去することにより、凹凸の小さい平坦な凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅを形成することができる。特に、光学素子等のデバイスを形成する場合にはその光学特性の向上に効果を発揮する。
【００５６】
また、第２の実施の形態と同様な作用・効果が得られることは言うまでもない。
【００５７】
（第５の実施の形態）
図１２に示すように、本発明の第５の実施の形態に係る３次元構造体は、第２の基板１２と、第２の基板１２の上に配置された第１の基板１１とを有し、第２の基板１２の主表面１６には一様に酸化膜２４が形成され、第１の基板１１は酸化膜２４を介して第２の基板１２に接合されている。第１の基板１１内にはパターン幅の異なる複数の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成され、第２の基板１２の主表面１６には凹部１８ａ、１８ｂが形成されている。酸化膜２４は、凹部１８ａ、１８ｂの側面及び底面にも配置されている。一部の凸部１３ａ、１３ｅは、第２の基板１２の酸化膜２４に直接、接合されている固定部を構成し、他の凸部１３ｂ、１３ｃは、凹部１８ａ、１８ｂの上方に配置され、第２の基板１２の酸化膜２４に接合されていない可動部を構成する。
【００５８】
図１３（ａ）図１３（ｂ）、図１４（ａ）乃至図１４（ｄ）を参照して、図１２に示した３次元構造体の製造方法を説明する。
【００５９】
（イ）先ず図１３（ａ）に示すように、第１の基板１１を用意し、第１の基板１１の第１の主表面１４上に一様に酸化膜を形成する。酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン５は、図１２の凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成される領域に選択的に形成される。
【００６０】
（ロ）図１３（ｂ）に示すように、第１のパターニング工程において、酸化膜パターン５をマスクとして、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング方法を使って、第１の基板１１の第１の主表面１４から深さ１００μｍ程度、第１の基板１１を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン５の下の第１の基板１１は除去されずに凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅが形成される。その後、酸化膜パターン５を弗化水素酸溶液で除去する。
【００６１】
（ハ）図１４（ａ）に示すように、第２の基板１２を用意し、第２の基板１２の主表面１６上に一様に酸化膜を形成する。酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン１９は、図１２の凹部１８ａ、１８ｂが形成される領域に開口を有する。
【００６２】
（ニ）図１４（ｂ）に示すように、第２のパターニング工程において、酸化膜パターン１９をマスクとして、乾式反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）法などのドライエッチング方法を使って、第２の基板１２の主表面１６から深さ５〜１０μｍ程度、第２の基板１２を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン１９の開口部分に凹部１８ａ、１８ｂが形成される。その後、酸化膜パターン１９を弗化水素酸溶液で除去する。
【００６３】
（ホ）図１４（ｃ）に示すように、再び、第２の基板１２の主表面１６上に一様に酸化膜２４を形成する。ここでは、第２の基板１２の主表面１６を熱酸化して酸化膜２４を形成する。
【００６４】
（へ）基板接合工程において、第１の基板１１の第１の主表面１４を第２の基板１２の主表面１６に接合する。具体的には、図１４（ｄ）に示す第１の基板１１は、図１３（ｂ）に示した第１の基板１１の第１及び第２の主表面１４、１５を入れ替えた状態を示す。第１及び第２の基板１１、１２の溝加工を施した面を接合面として重ね合わせた状態で、第１の基板１１と第２の基板１２とを接合する。この時、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃが、凹部１８ａ、１８ｂの上方に配置されるように、第１の基板１１及び第２の基板１２の接合面はアライメントされる。また、可動部を構成する凸部１３ｂ、１３ｃの総ての部分が、凹部１８ａ、１８ｂの上方に納まるように、アライメント精度を勘案して設計する必要が有る。
【００６５】
（ト）最後に、裏面エッチング工程において、第１の主表面１４に対向する第２の主表面１５から第１の基板１１を一様に除去する。具体的には、第１の基板１１の第２の主表面１５を、ＣＭＰ法などを用いて研磨する。研磨処理は、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅに挟まれた溝が表出する、つまり、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅのみが残される前に終了する。その後、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング法を用いて、第１の基板１１の第２の主表面１５を除去する。エッチング処理は、総ての溝が露出し、凸部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅのみが残され、その他の部分が総て除去された時点で終了する。以上の工程を経て、溝形状を有し、一部に可動部を含む図１２に示した３次元構造体が完成する。
【００６６】
このように、第１の基板１１と第２の基板１２との接合面には酸化膜２４が介在し、第１の基板１１と第２の基板１２とを電気的に絶縁することができる。
【００６７】
また、第１のパターニング工程において溝幅の広い部分は狭い部分よりも溝の深さが深くなるため、裏面エッチング工程において溝幅の広い部分は狭い部分よりも早い段階で露出することになり、第２の基板１２の主表面１６がエッチングされることになる。しかし、第２の基板１２の主表面１６には酸化膜２４が形成されているため、第２の基板１２の主表面１６がエッチングされることはない。したがって、溝幅の大小によって第１の基板１１の貫通するまでの時間に差が生じたとしても、酸化膜２４がエッチングストッパーとして機能するため、第２の基板１２の主表面がエッチングされることはない。即ち、結果的に、溝幅の広い部分が、狭い部分に比して溝の深さが深く形成されることはなく、オーバーエッチングによる３次元構造体の構造がダメージを受ける心配はない。
【００６８】
また、第２の実施の形態と同様な作用・効果が得られることは言うまでもない。
【００６９】
（第６の実施の形態）
図１５（ａ）に示すように、本発明の第６の実施の形態に係るアクチュエータは、可撓性の支持部材（板バネ）３６と、支持部材３６で懸吊された可動プレート３１と、可動プレート３１の両側に一体に連結された可動電極３２ａ、３２ｂと、可動電極３２ａに対向して配置された固定電極３３ａと、可動電極３２ｂに対向して配置された固定電極３３ｂと、支持部材３６に接続されたパッド３５ａ、３５ｂと、固定電極３３ａ、３３ｂにそれぞれ接続されたパッド３４ａ、３４ｂとを有する。支持部材３６の一端及び固定電極３３ａ、３３ｂは、アンカー部により基板に固定されている。可動プレート３１、支持部材３６、及び可動電極３２ａ、３２ｂが可動部を構成し、支持部材３６の一端と固定電極３３ａ、３３ｂが固定部を構成する。パッド３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂは、例えば、アルミニウム合金からなる金属パッドである。
【００７０】
図１５（ｂ）に示すように、図１５（ａ）のアクチュエータは、第２の基板１２と、第２の基板１２の上に配置された第１の基板１１とを有し、第１の基板１１内にはパターン幅の異なる複数の凸部からなるアクチュエータの各構成要素が形成されている。第２の基板１２の主表面には一様に厚さ１．２μｍ程度の酸化膜３７が形成され、第１の基板１１は酸化膜３７を介して第２の基板１２に接合されている。複数の凸部のうち固定部を構成する固定電極３３ａ等は、第２の基板１２の酸化膜３７に直接、接合されている。一方、可動部を構成する可動電極３２ａ、支持部材３６、可動プレート３１は、酸化膜３７の上方に配置され、酸化膜３７に接合されていない。
【００７１】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示したアクチュエータの動作を説明する。パッド３５ａ、３５ｂ、支持部材３６、及び可動プレート３１を介して可動電極３２ａ、３２ｂに接地電位（ＧＮＤ）を印加し、左右の固定電極３３ａ、３３ｂに所定の電圧（例えば、１０Ｖ程度）を交互に荷電することで、可動部を左右に動かす。例えば、左の固定電極３３ｂに荷電すれば、支持部材３６が撓み可動部は左側へ引き寄せられ、支持部材３６のバネ反力と静電気の引力が釣り合う位置まで移動する。左の固定電極３３ｂを除電すると、静電気の引力が無くなり、可動部は支持部材３６のバネ反力により中央位置に戻る。右方向の移動も同様に行われる。
【００７２】
図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）、図７（ａ）、図７（ｂ）を参照して、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示したアクチュエータの製造方法を説明する。
【００７３】
（イ）先ず図７（ａ）に示した製造工程と同様にして、第１の基板１１の第１の主表面１４に厚さ１μｍ程度の酸化膜を形成し、この酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン２０は、図１５（ａ）の可動部が形成される領域に開口を有する。
【００７４】
（ロ）図７（ｂ）に示したように、再び、熱酸化法を用いて第１の主表面１４に厚さ０．５μｍ程度の酸化膜を形成する。したがって、図７（ａ）の酸化膜パターン２０が形成されている領域には、比較的厚い酸化膜２１ａが形成され、図７（ａ）の酸化膜パターン２０が形成されていない領域には、比較的薄い酸化膜２１ｂが形成される。
【００７５】
（ハ）酸化膜２１ａ、２１ｂの上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜２１ａ、２１ｂを除去する。以上の製造工程と同様にして、図１６（ａ）に示すように、酸化膜パターン３８ａ、３８ｂが、図１５（ｂ）の各構成要素が形成される領域に選択的に形成される。なお、可動部の上に形成された酸化膜パターン３８ｂの厚さ（例えば、約０．５μｍ）は、固定部の上に形成された酸化膜パターン３８ａの厚さ（例えば、約１．２μｍ）よりも薄い。
【００７６】
（ニ）図１６（ｂ）に示すように、第１のパターニング工程において、酸化膜パターン３８ａ、３８ｂをマスクとして、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング方法を使って、第１の基板１１の第１の主表面１４から深さ１００μｍ程度、第１の基板１１を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン３８ａ、３８ｂの下の第１の基板１１は除去されずにアクチュエータの構成要素となる凸部（３２ａ、３３ａ、３６、３５ａ、３１、３５ｂ）が形成される。また、第１のパターニング工程におけるエッチングマスクとして用いる酸化膜パターン３８ａ、３８ｂは、第１の基板１１に対して一定のエッチング選択比を有する。即ち、第１の基板１１のエッチングの進行と共に、酸化膜パターン３８ａ、３８ｂも少しづつエッチングされる。図１６（ｂ）に示すように、第１のパターニング工程のエッチング終了後には、固定部の上の酸化膜パターン３８ａのみが残り、可動部の上の酸化膜パターン３８ｂは総て除去される。更に、エッチング終了前の短時間、可動部を構成する凸部（３２ａ、３６、３１）の一部も除去されて、可動部を構成する凸部（３２ａ、３６、３１）の高さは、固定部を構成する凸部（３３ａ、３５ａ、３５ｂ）よりも５〜１０μｍ程度低くなる。このように、エッチング時間及びエッチング選択比とを勘案して、固定部の酸化膜パターン３８ａ及び可動部の酸化膜パターン３８ｂの厚みをそれぞれ最適化する。その後、酸化膜パターン３８ａを弗化水素酸溶液で除去する。
【００７７】
（ホ）基板接合工程において、第１の基板１１の第１の主表面１４を第２の基板１２の主表面１６に接合する。具体的には、図１６（ｃ）に示す第１の基板１１は、図１６（ｂ）に示した第１の基板１１の第１及び第２の主表面１４、１５を入れ替えた状態を示す。第１の基板１１の溝加工を施した面と第２の基板１２の酸化膜３７が形成された主表面１６とを接合面として重ね合わせた状態で、第１の基板１１と第２の基板１２とを接合する。
【００７８】
（へ）裏面エッチング工程において、第１の主表面１４に対向する第２の主表面１５から第１の基板１１を一様に除去する。具体的には、第１の基板１１の第２の主表面１５を、ＣＭＰ法などを用いて研磨する。研磨処理は、凸部に挟まれた溝が表出する、つまり、凸部のみが残される前に終了する。具体的には、溝の一番深い部分が露出せず、且つ機械的に構造破壊を起さない範囲で研磨は終了する。その後、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング法を用いて、第１の基板１１の第２の主表面１５を除去する。エッチング処理は、総ての溝が露出し、凸部のみが残され、その他の部分が総て除去された時点で終了する。最後に、メタルマスクを用いてアルミニウム合金をパッド３５ａ、３４ａとして選択的にアンカー部に１．０μｍ程度堆積する。以上の工程を経て、一部に可動部を含む図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示したアクチュエータが完成する。
【００７９】
以上説明したように、可動部がリリースされる時点及びそれ以降の工程では、ウェットプロセスを用いない為、可動部形成時に問題となる固着の発生を抑制することができる。ひいては、デバイスの歩留り向上の効果が達成される。
【００８０】
固定部となる部分をそのパターン幅に係らず配置することができ、望みの場所を固定部とすることができる。例えば、図１５（ｂ）の固定電極３３ａは、可動電極３２ａに比して同等なパターン幅を有するにも係らず、第２の基板１２との接合を形成し、固定部とすることができる。したがって、アクチュエータのレイアウトの自由度が大幅に向上し、デバイスの小型化が達成できる。
【００８１】
また、２つの基板１１、１２を接合する前に、第１の基板１１に対して加工しているため、加工の自由度も向上する。加工前から一体となっているＳＯＩ基板では実現できない形状であっても、１枚づつの基板を加工し、加工後の基板を接合することにより、複雑な形状の３次元構造を実現可能である。
【００８２】
また、裏面エッチング工程において、途中まで第２の主表面１５を研磨し、その後、エッチング処理（ＤＲＩＥ処理）により第１の基板１１の凸部を除く他の部分を総て除去することにより、ＤＲＩＥ処理の時間を短くすることができる。したがって、ＤＲＩＥのエッチングバラツキに起因した加工形状のバラツキを抑制することができる。
【００８３】
また、第２の基板１２に対して溝加工を施さない為、第１及び第２の基板１１、１２間の接合アライメントの必要がない。
【００８４】
また、第１のパターンニング工程におけるエッチング時間及びエッチング選択比とを勘案して、固定部の酸化膜パターン３８ａ及び可動部の酸化膜パターン３８ｂの厚みをそれぞれ最適化する。このことにより、凸部の仕上がり高さを制御することができる。
【００８５】
また、第１の基板１１と第２の基板１２との接合面には酸化膜３７が介在し、第１の基板１１と第２の基板１２とを電気的に絶縁することができる。
【００８６】
また、第１のパターニング工程において溝幅の広い部分は狭い部分よりも溝の深さが深くなるため、裏面エッチング工程において溝幅の広い部分は狭い部分よりも早い段階で露出することになり、第２の基板１２の主表面１６がエッチングされることになる。しかし、第２の基板１２の主表面１６には酸化膜３７が形成されているため、第２の基板１２の主表面１６がエッチングされることはない。したがって、溝幅の大小によって第１の基板１１の貫通するまでの時間に差が生じたとしても、酸化膜３７がエッチングストッパーとして機能するため、第２の基板１２の主表面がエッチングされることはない。即ち、結果的に、溝幅の広い部分が、狭い部分に比して溝の深さが深く形成されることはない。
【００８７】
（第７の実施の形態）
図１７に示すように、本発明の第７の実施の形態に係る光スイッチは、可撓性の支持部材（板バネ）４６と、支持部材４６で懸吊された可動プレート４１と、可動プレート４１の一端に連結された第１の電極（可動電極）４２と、可動電極４２に対向して配置された第２の電極（固定電極）４３と、支持部材４６に接続されたパッド４５ａ、４５ｂと、固定電極４３にそれぞれ接続されたパッド４４と、可動プレート４１の他端に接続されたミラー４９と、ミラー４９の近傍で交差する４つの光導波路（光ファイバ）５０ａ〜５０ｄとを有する。支持部材４６の一端及び固定電極４３は、アンカー部により基板に固定されている。可動プレート４１、支持部材４６、可動電極４２、及びミラー４９が可動部を構成し、支持部材４６の一端、固定電極４３及び光ファイバ５０ａ〜５０ｄを固定する為の溝が固定部を構成する。パッド４４、４５ａ、４５ｂは、例えば、厚さ０．０４μｍのクロムと厚さ０．４μｍの金の合金からなる。光ファイバ５０ａ〜５０ｄの先端には、それぞれレンズが配置されている。
【００８８】
図１８に示すように、図１７の光スイッチは、第２の基板１２と、第２の基板１２の上に配置された第１の基板１１とを有し、第１の基板１１内にはパターン幅の異なる複数の凸部からなる光スイッチの各構成要素が形成されている。第２の基板１２の主表面には一様に厚さ１．２μｍ程度の酸化膜４７が形成され、第１の基板１１は酸化膜４７を介して第２の基板１２に接合されている。複数の凸部のうち固定部を構成する固定電極４３及び支持部材４６のアンカー部は、第２の基板１２の酸化膜４７に直接、接合されている。一方、可動部を構成する可動電極４２及び支持部材４６及び固定電極４３の櫛歯部分は、酸化膜４７の上方に配置され、酸化膜４７に接合されていない。固定電極４３及び支持部材４６のアンカー部の上には、それぞれパッド４４、４５ａが配置されている。また、ミラー４９の側面には、厚さ０．０４μｍのクロムと厚さ０．４μｍの金の合金膜が被覆されている。更に、光ファイバ５０ａは、光ファイバを固定する為の凹部に嵌め込まれている。
【００８９】
図１７及び図１８に示した光スイッチの動作を説明する。パッド４５ａ、４５ｂ、支持部材４６、及び可動プレート４１を介して可動電極４２に接地電位（ＧＮＤ）を印加し、固定電極４３に所定の電圧（例えば、３０Ｖ程度）を荷電することで、可動部は固定電極４３側（右側）へ引き寄せられ、支持部材４６のバネ反力と静電気の引力が釣り合う位置まで移動する。固定電極４３を除電すると、静電気の引力が無くなり、可動部は支持部材４６のバネ反力により元の位置に戻る。可動部が固定電極４３側に引き寄せられた状態では、光ファイバ５０ａ〜５０ｄから出力される光は、ミラー４９に反射されずに、対向する光ファイバへ直進する。可動部が元の状態では、光ファイバ５０ａ〜５０ｄから出力される光は、ミラー４９に反射される。例えば、光ファイバ５０ａから出力された光は、ミラー４９に反射されて光ファイバ５０ｂへ進み、光ファイバ５０ｄから出力された光は、ミラー４９に反射されて光ファイバ５０ｃへ進む。
【００９０】
図１９（ａ）乃至図１９（ｃ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、図７（ａ）、及び図７（ｂ）を参照して、図１７及び図１８に示した光スイッチの製造方法を説明する。
【００９１】
（イ）先ず図７（ａ）に示した製造工程と同様にして、第１の基板１１の第１の主表面１４に厚さ１μｍ程度の酸化膜を形成し、この酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン２０は、図１７の可動部が形成される領域に開口を有する。
【００９２】
（ロ）図７（ｂ）に示したように、再び、熱酸化法を用いて第１の主表面１４に厚さ０．５μｍ程度の酸化膜を形成する。したがって、図７（ａ）の酸化膜パターン２０が形成されている領域には、比較的厚い酸化膜２１ａが形成され、図７（ａ）の酸化膜パターン２０が形成されていない領域には、比較的薄い酸化膜２１ｂが形成される。
【００９３】
（ハ）酸化膜２１ａ、２１ｂの上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜２１ａ、２１ｂを除去する。以上の製造工程と同様にして、図１９（ａ）に示すように、酸化膜パターン４８ａ、４８ｂが、図１８の各構成要素が形成される領域に選択的に形成される。なお、可動部の上に形成された酸化膜パターン４８ｂの厚さ（例えば、約０．５μｍ）は、固定部の上に形成された酸化膜パターン４８ａの厚さ（例えば、約１．２μｍ）よりも薄い。
【００９４】
（ニ）図１９（ｂ）に示すように、第１のパターニング工程において、酸化膜パターン４８ａ、４８ｂをマスクとして、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング方法を使って、第１の基板１１の第１の主表面１４から深さ１００μｍ程度、第１の基板１１を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン４８ａ、４８ｂの下の第１の基板１１は除去されずにアクチュエータの構成要素となる凸部（４２、４３、４６、４９）が形成される。また、第１のパターニング工程におけるエッチングマスクとして用いる酸化膜パターン４８ａ、４８ｂは、第１の基板１１に対して一定のエッチング選択比を有する。即ち、第１の基板１１のエッチングの進行と共に、酸化膜パターン４８ａ、４８ｂも少しづつエッチングされる。第１のパターニング工程のエッチング終了後には、固定部の上の酸化膜パターン４８ａのみが残り、可動部の上の酸化膜パターン４８ｂは総て除去される。更に、エッチング終了前の短時間、可動部を構成する凸部（４２、４３、４６、４９）の一部も除去されて、可動部を構成する凸部（４２、４３、４６、４９）の高さは、固定部を構成する凸部よりも５〜１０μｍ程度低くなる。その後、酸化膜パターンを弗化水素酸溶液で除去する。なお、第１のパターニング工程では、側壁にポリマーの保護膜を形成する段階とエッチングする段階とを交互に繰り返す。したがって、エッチングされた部分の断面には、約０．２μｍ程度の凹凸が形成される。
【００９５】
（ホ）第１の基板１１の第１の主表面１４を熱酸化して、凸部（４２、４３、４６、４９、５１）の側面及び底面に厚さ１．０μｍ以上の熱酸化膜を形成する。その後、熱酸化膜を弗化水素酸溶液で除去する。図１９（ｃ）に示すように、凹凸の小さい平坦な凸部（４２、４３、４６、４９、５１）を形成することができる。例えば、厚さが１．２μｍの熱酸化膜を形成した場合、凹凸が５０ｎｍ（ｒｍｓ）以上の表面粗度が得られる。この平坦化処理は、ミラー４９の反射面が光学的特性を達成する上で必要な処理である。
【００９６】
（へ）基板接合工程において、第１の基板１１の第１の主表面１４を第２の基板１２の主表面１６に接合する。具体的には、図２０（ａ）に示す第１の基板１１は、図１９（ｃ）に示した第１の基板１１の第１及び第２の主表面１４、１５を入れ替えた状態を示す。第１の基板１１の溝加工を施した面と第２の基板１２の酸化膜４７が形成された主表面１６とを接合面として重ね合わせた状態で、第１の基板１１と第２の基板１２とを接合する。
【００９７】
（ト）裏面エッチング工程において、第１の主表面１４に対向する第２の主表面１５から第１の基板１１を一様に除去する。具体的には、第１の基板１１の第２の主表面１５を、ＣＭＰ法などを用いて研磨する。図２０（ｂ）に示すように、研磨処理は、凸部に挟まれた溝が表出する、つまり、凸部のみが残される前に終了する。具体的には、溝の一番深い部分が露出せず、且つ機械的に構造破壊を起さない範囲で研磨は終了する。その後、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング法を含む異方性のエッチング方法を用いて、第１の基板１１の第２の主表面１５を除去する。エッチング処理は、総ての溝が露出し、凸部のみが残され、その他の部分が総て除去された時点で終了する。
【００９８】
（チ）最後に、メタルマスクを用いてクロムを０．０４μｍ程度、金を０．４μｍ程度、それぞれ固定電極４３及び支持部材４６のアンカー部、及びミラー４９の側面に選択的にスパッターする。そして、光ファイバ５０ａ〜５０ｄを光ファイバ用溝に嵌め込む。以上の工程を経て、一部に可動部を含む図１７及び図１８に示した光スイッチが完成する。
【００９９】
以上説明したように、可動部がリリースされる時点及びそれ以降の工程では、ウェットプロセスを用いない為、可動部形成時に問題となる固着の発生を抑制することができる。ひいては、デバイスの歩留り向上の効果が達成される。
【０１００】
固定部となる部分をそのパターン幅に係らず配置することができ、望みの場所を固定部とすることができる。例えば、図１７の光ファイバ５０ａを固定する為の枠５１は、可動電極４２等の他の可動部に比して同等なパターン幅を有するにも係らず、第２の基板１２との接合を形成し、固定部とすることができる。即ち、接着剤を用いて光ファイバ５０ａ〜５０ｄを溝部に固定する際、アクチュエータ部と溝部の分離幅５１を狭くすることができる。枠５１の底が第２の基板１２に接続されており、接着剤のアクチュエータ部への染み出しがないからである。したがって、光スイッチのレイアウトの自由度が大幅に向上し、デバイスの小型化が達成できる。
【０１０１】
また、２つの基板１１、１２を別々に加工するため、加工の自由度も向上する。加工前から一体となっているＳＯＩ基板では実現できない形状であっても、１枚づつの基板を加工し、加工後の基板を接合することにより、複雑な形状の３次元構造を実現可能である。
【０１０２】
また、ミラー４９への平坦化処理によりミラー４９の光学的特性も維持向上される。
【０１０３】
また、第６の実施の形態と同様な作用・効果が得られることは言うまでもない。
【０１０４】
（第８の実施の形態）
図２３（ａ）乃至図２５（ｄ）を参照して、第８の実施の形態に係わるＭＥＭＳ構造体の製造方法を説明する。ＭＥＭＳ構造体の一例としてアクチュエータについて説明する。
【０１０５】
（イ）先ず図２３（ａ）に示すように単結晶シリコンからなる第１の基板１１を用意し、図２３（ｂ）に示すように熱酸化法或いはＣＶＤ法等を用いて第１の基板１１の表裏面上に一様に酸化膜５８ａ、５８ｂを形成する。図２３（ｃ）に示すようにスピン塗布法及びフォトリソグラフィ法を用いて、酸化膜５８ａの上にレジストパターン５２を形成し、図２３（ｄ）に示すようにレジストパターン５２をエッチングマスクとして、選択的に酸化膜５８ａを除去する。残された酸化膜パターン５８ａは、凸部が形成される領域に選択的に形成される。その後、図２３（ｅ）に示すようにレジストパターン５２を除去する。
【０１０６】
（ロ）図２４（ａ）に示すように、熱酸化法或いはＣＶＤ法等を用いて第１の基板１１の表面上に一様にフィールド酸化膜５３を形成する。図２４（ｂ）に示すようにスピン塗布法及びフォトリソグラフィ法を用いて、フィールド酸化膜５３の上にレジストパターン５４を形成し、図２４（ｃ）に示すようにレジストパターン５４をエッチングマスクとして、選択的に酸化膜５３を除去する。その後、レジストパターン５４を除去する。
【０１０７】
（ハ）酸化膜パターン５８ａ及び酸化膜パターン５３をマスクとして、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング方法を使って、第１の基板１１の表面から第１の基板１１を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン５８ａ及び酸化膜パターン５３下の第１の基板１１は除去されずに凸部が形成される。ＤＲＩＥ法を用いる場合、アスペクト比が５０程度の垂直性の高い溝を形成することが出来る。また、酸化膜パターン５８ａ及び酸化膜パターン５３は、第１の基板１１に対して一定のエッチング選択比を有する。すなわち、第１の基板１１のエッチング進行と共に、酸化膜パターン５８ａ、５３も少しづつエッチングされる。図２４（ｄ）に示すように、エッチング終了後には、酸化膜パターン５８ａのみが残り、酸化膜パターン５３は除去され、更に凸部５５の一部も除去される。したがって、酸化膜パターン５８ａを介さずに第１の基板１１の上に直接、酸化膜パターン５３が形成されていた凸部５５の上面は、酸化膜パターン５８ａを介して第１の基板１１の上に酸化膜パターン５３が形成されていた凸部の上面よりも５〜１０μｍ程度低く形成される。このように、エッチング時間及びエッチング選択比とを勘案して、固定部の酸化膜パターン５８ａ及び可動部５５の酸化膜パターン５３の厚みをそれぞれ最適化する。その後、図２４（ｅ）に示すように酸化膜パターン５８ａ、５８ｂを弗化水素酸溶液で除去する。
【０１０８】
（ニ）図２５（ａ）に示すように、熱酸化法を用いて凸部の表面を含む第１の基板１１の露出面に１００ｎｍ程度の厚さの絶縁膜５６ａ、５６ｂを成膜する（成膜過程）。絶縁膜５６ａ、５６ｂは、後で行う第２の基板の裏面エッチング工程における凸部のサイドエッチングを防止するためのものである。そして、図２５（ｂ）に示すように、凸部のうち少なくとも第２の基板１２に接合される固定部分の上面５７ａに成膜された絶縁膜５６ａを選択的に除去する（接合面形成過程）。低く形成され可動部を構成する凸部５５の上面及び側面に絶縁膜５６ａは残されている。以上の過程を経て、凸部の側面に絶縁膜５６ａを形成する「側壁形成工程」が完了する。
【０１０９】
（ホ）図２５（ｃ）に示すように、単結晶シリコンからなる第２の基板１２を用意し、基板接合工程において、第１の基板１１の表面を第２の基板１２の表面に接合する。図２５（ｃ）に示す第１の基板１１は、図２５（ｂ）に示した第１の基板１１の表裏面を入れ替えた状態を示す。
【０１１０】
（へ）最後に、図２５（ｄ）に示すように、「裏面エッチング工程」において、第１の基板１１の裏面から第１の基板１１を一様に除去する。具体的には、第１の基板１１の裏面を、ＣＭＰ法などを用いて研磨する。研磨処理は、凸部に挟まれた溝が表出する、つまり、凸部のみが残される前に終了する。その後、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング法を用いて、第１の基板１１の裏面を除去する。エッチング処理は、総ての溝が露出し、凸部のみが残され、その他の部分が総て除去された時点で終了する。以上の工程を経て、第８の実施の形態に係わる３次元構造体が完成する。なお、ＤＲＩＥエッチングを行う際に先に表出する溝部分から凸部の側面はサイドエッチングに晒される。しかし、「側壁形成工程」において形成された絶縁膜５６ａがこのサイドエッチングから凸部を保護する。
【０１１１】
このように、接合プロセス及びドライエッチングプロセスにより、３次元形状の溝を有する構造体を形成することができる。
【０１１２】
複雑で微細な三次元構造体を形成するＭＥＭＳプロセスにおいて、ＤＲＩＥ法で構造を形成した場合、構造体（凸部）の間隔が広い場合はエッチングが早く進み、間隔が狭い場所ではエッチングが遅く進む。これにより、D-RIE法で形成した構造体（凸部）の深さは面内で一様ではなく、その構造体（凸部）の間隔によって大きく異なる。
【０１１３】
この時、所望の構造体（凸部）の表面のみ他の場所よりも数μｍ程度低くした後、構造体（凸部）を形成した表面と別の支持基板とを直接接合や、共晶接合などの接合手法を用いて互いの表面を接合した後、構造体（凸部）を形成した基板の裏面側から研磨やエッチングなどの手法を用いて構造体形成面まで貫通させることによって、複雑な三次元可動構造体を形成することが可能となる。しかしながらこの工程においてドライエッチングにより早く貫通するため、構造体（凸部）側壁がサイドエッチングによる損傷を受け、数μｍ程度以下の幅の構造体（凸部）は消失してしまう。
【０１１４】
本発明の第８の実施の形態によれば、構造体（凸部）形成後に覆膜（絶縁膜５６ａ、５６ｂ）を形成する工程（側壁形成工程）を設けて構造体（凸部）をサイドエッチングから保護することによって、微細な三次元可動構造体を容易に形成することが出来る。このように、第８の実施の形態に係わる半導体構造の製造方法によれば、半導体基板上に微細な三次元構造体を形成する場合において、構造体を形成するエッチング工程における面内でのエッチング深さのバラツキを低減するとともに、容易に形成することができる。
【０１１５】
以上説明したように、半導体基板に構造（凸部）を形成する工程と、半導体基板の凸部形成面に別の基板を接合する工程と、半導体基板の反対面をエッチングする工程とを有する半導体構造体の製造方法において、構造（凸部）を形成する工程の後に絶縁膜を形成する工程を設けることにより、反対面からのエッチング時に先に開口した部分からの凸部側壁に対するサイドエッチングを防止することが出来、微細な構造体が消失することも防止することが出来る。また、このときの絶縁膜の材料としては、酸化シリコン或いは窒化シリコンなどが望ましいが、酸化シリコンは加工などの観点から最も望ましい。
【０１１６】
また、絶縁膜を形成する工程の後に、支持基板（第２の基板）と接合する主表面上の絶縁膜のみを選択的にドライエッチングなどで除去することによって、支持基板としてガラス基板を使用することも可能となり、デバイスの低価格化に寄与することが出来る。また、シリコン基板とガラス基板は簡便な陽極接合で接合することが出来、シリコン基板同士を接合する場合に比べて極めて低い基板温度で接合することが出来る。
【０１１７】
（第９の実施の形態）
図２６に示すように、本発明の第９の実施の形態に係る３次元構造体は、第２の基板１２と、第２の基板１２の上に配置された第１の基板１１とを有し、第１の基板１１内にパターン幅の異なる複数の凸部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が形成されている。総ての凸部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・は、第２の基板１２の上に直接、接合されている。また、隣接する凸部の間の溝の幅は、第１の溝幅６１と、第２の溝幅６２と、第３の溝幅６３との３種類の幅を有する。
【０１１８】
図２７（ａ）乃至図２７（ｄ）を参照して、図２６に示した３次元構造体の製造方法を説明する。
【０１１９】
（イ）先ず、図２７（ａ）に示すように、第１の基板１１を用意し、第１の基板１１の第１の主表面上に一様に酸化膜を形成する。酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターン６４は、図２６の凸部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が形成される領域及びダミー構造６５、６６が形成される領域に選択的に形成される。そして、第１のパターニング工程において、酸化膜パターン６４をマスクとして、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング方法を使って、第１の基板１１の第１の主表面から深さ１００μｍ程度、第１の基板１１を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターン６４の下の第１の基板１１は除去されずに凸部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が形成され、同時に、隣接する凸部の間に凸状のダミー構造６５、６６が形成される。その後、図２７（ｂ）に示すように酸化膜パターン６４を弗化水素酸溶液で除去する。ダミー構造６５、６６は、第１の基板１１の第１主表面上の凹凸パターンの間隔６１、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂがほぼ等間隔となるように配する。すなわち、第２の溝幅６２及び第３の溝幅６３が、第１の溝幅６１と等間隔になるように、第２の溝幅６２及び第３の溝幅６３の部分に、それぞれダミー構造６５、６６が配される。
【０１２０】
（ロ）図２７（ｃ）に示すように、基板接合工程において、第１の基板１１の第１の主表面を第２の基板１２の主表面に接合する。具体的には、図２７（ｃ）に示す第１の基板１１は、図２７（ｂ）に示した第１の基板１１の第１及び第２の主表面を入れ替えた状態を示す。第１の基板１１の溝加工を施した面を接合面として重ね合わせた状態で、第１の基板１１と第２の基板１２とを接合する。
【０１２１】
（ハ）裏面エッチング工程において、第１の主表面に対向する第２の主表面から第１の基板１１を一様に除去する。具体的には、第１の基板１１の第２の主表面を、ＣＭＰ法などを用いて研磨する。研磨処理は、凸部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・及びダミー構造６５、６６に挟まれた溝が表出する、つまり、凸部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・及びダミー構造６５、６６のみが残される前に終了する。その後、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング法を含む異方性のエッチング方法を用いて、第１の基板１１の第２の主表面を除去する。エッチング処理は、総ての溝６１、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂが露出し、第１の基板１１のうち凸部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・及びダミー構造６５、６６のみが残され、その他の部分が総て除去された時点で終了する。
【０１２２】
（ニ）最後に、凸部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・を残してダミー構造６５、６６を選択的に除去する（ダミー構造除去工程）。以上の工程を経て、溝形状を有し、一部に可動部を含む図２６に示した３次元構造体が完成する。
【０１２３】
なお、第９の実施の形態では構造体（凸部）を形成する第１の基板１１表面としてシリコンを考えているが、ドライエッチングで加工できる基板であれば基板材料を限定しない。
【０１２４】
このように、所望の構造体パターンに加えて、パターン間隔がほぼ等しくなるようにダミーパターンを構造パターン間に設けた表面パターンを形成する。このパターンをドライエッチングで加工することによって、構造体深さ方向のばらつきを低減することが出来る。
【０１２５】
また、このときに構造体間の距離を適当に取ることによって、任意に構造体の深さ比率を変化させることも可能である。
【０１２６】
更に、ダミー構造体の位置を構造体近傍にとることによって、構造体の側壁の垂直性を高める効果もある。
【０１２７】
以上説明したように、半導体基板に構造体を形成する工程と、半導体基板の構造形成面に別の基板を接合する工程と、半導体基板の反対面をエッチングする工程とを有する半導体構造体の製造方法において、構造体となる部位の間にダミーの構造をパターン間がほぼ等間隔となるように配することによって、ドライエッチングによるエッチング効果を均一化させ、エッチング後に形成される構造体の深さ方向のほぼ一定にすることが出来る。
【０１２８】
なお、第１の基板１１としてＳＯＩ基板を用いることが望ましい。このことにより、ドライエッチングの進行が二酸化シリコン表面で確実に停止するため、構造体の深さを総て二酸化シリコンの上のシリコン厚さに保つことが出来る。
【０１２９】
本発明の第９の実施の形態によれば、ダミーの構造体を設けることによって、構造体間の深さばらつきを抑え、微細な三次元可動構造体を容易に形成する半導体構造体の製造方法を提供することが出来る。
【０１３０】
なお、前述したダミー構造を設けずに、「裏面エッチング工程」を実施した場合、図２８に示すように、第１乃至第３の溝幅７１、７２、７３の違いにより、第１の基板１１のエッチング速度が変化し、形成される溝の深さが溝幅７１〜７３に応じて変化してしまう。
【０１３１】
（第１０の実施の形態）
図２９（ｃ）に示すように、本発明の第１０の実施の形態に係る３次元構造体は、図１２と同様にして、第２の基板２０と、第２の基板２０の上に配置された第１の基板１０とを有し、第２の基板２０の主表面には一様に酸化膜３０が形成され、第１の基板１０は酸化膜３０を介して第２の基板２０に接合されている。第１の基板１０内にはパターン幅の異なる複数の凸部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、・・・が形成され、第２の基板２０の主表面には凹部２１０ａ、２１０ｂが形成されている。酸化膜３０は、凹部２１０ａ、２１０ｂの側面及び底面にも配置されている。一部の凸部１１０ａは、第２の基板１２の酸化膜３０に直接、接合されている固定部を構成し、他の凸部１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、凹部２１０ａの上方に配置され、第２の基板２０の酸化膜３０に接合されていない可動部を構成する。
【０１３２】
次に、図２９（ａ）及び図２９（ｂ）を参照して、図２９（ｃ）に示した３次元構造体の製造方法を説明する。なお、図２９（ａ）は基板接合工程を示し、図２９（ｂ）は裏面エッチング工程の一部を示す。基板接合工程より前に実施する第１のパターニング工程及び第２のパターニング工程は、図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１４（ａ）乃至図１４（ｃ）とほぼ同じであるため、図示を省略する。
【０１３３】
（イ）先ず、ＳＯＩ（silicon on insulator）基板からなる第１の基板１０を用意する。ＳＯＩ基板は、図２９（ａ）に示すように、ベース層１０５と、ベース層１０５の上に配置された埋め込み絶縁膜１０３と、埋め込み絶縁膜１０３の上に配置された活性層１０４とを備える。第１の基板１０の第１の主表面１０１上に一様に酸化膜を形成する。酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターンは、図２９（ａ）の複数の凸部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、・・・が形成される領域に選択的に形成される。
【０１３４】
（ロ）第１のパターニング工程において、酸化膜パターンをマスクとして、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング方法を使って、第１の基板１０の第１の主表面１０１から第１の基板１０を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターンの下の第１の基板１０は除去されずに複数の凸部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、・・・が形成される。その後、酸化膜パターンを弗化水素酸溶液で除去する。活性層１０４の厚さは、凸部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、・・・の高さと等しい。即ち、第１の基板１０の選択的な除去は、活性層１０４の厚さ分だけ行い、埋め込み絶縁膜１０３が表出した時点で終了する。
【０１３５】
なお、ＳＯＩ基板は一般的に裏面にも反り防止用の酸化膜が形成されている。第１のパターニング工程を実施する前にこの酸化膜を除去してしまうと、第１の基板１０の反りが大きくなり後の基板接合に支障をきたす場合がある。よって、反り防止用酸化膜の除去は、第１のパターンにング工程の後に実施することが望ましい。また、第１のパターニング工程の後に、図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）に示したように、凸部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、・・・の側面の粗さを取り除くスムージング工程を実施しても構わない。ただし、凸部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、・・・の側面の熱酸化膜を弗化水素酸溶液で除去する際、同時に埋め込み絶縁膜１０３も除去されてしまう。よって、スムージング工程の熱酸化膜を完全に除去しても埋め込み絶縁膜１０３は残るように、埋め込み絶縁膜１０３の厚さはスムージング工程の熱酸化膜よりも厚いことが必要となる。
【０１３６】
（ハ）第２の基板２０を用意し、第２の基板２０の主表面上に一様に酸化膜を形成する。酸化膜の上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、選択的に酸化膜を除去する。残された酸化膜パターンは、図２９（ａ）の凹部２１０ａ、２１０ｂが形成される領域に開口を有する。
【０１３７】
（ニ）第２のパターニング工程において、酸化膜パターンをマスクとして、乾式反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）法などのドライエッチング方法を使って、第２の基板２０の主表面から深さ５〜１０μｍ程度、第２の基板２０を垂直方向に選択的に除去する。酸化膜パターンの開口部分に凹部２１０ａ、２１０ｂが形成される。その後、酸化膜パターンを弗化水素酸溶液で除去する。
【０１３８】
（ホ）再び、第２の基板２０の主表面上に一様に酸化膜３０を形成する。ここでは、第２の基板２０の主表面を熱酸化して酸化膜３０を形成する。酸化膜３０は第１の基板１０と第２の基板２０の絶縁を確保することを目的とし、その厚さは必要な絶縁耐圧に応じて決定される。
【０１３９】
（へ）図２９（ａ）に示すように、基板接合工程において、第１の基板１０の第１の主表面１０１を第２の基板２０の主表面に接合する。この時、可動部を構成する凸部１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが、凹部２１０ａの上方に配置されるように、第１の基板１０及び第２の基板２０の接合面はアライメントされる。また、可動部を構成する凸部１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの総ての部分が、凹部２１０ａの上方に納まるように、アライメント精度を勘案して設計する必要が有る。第２の基板２０の主表面には酸化膜３０が形成されているが、基板接合工程に支障はない。
【０１４０】
（ト）裏面エッチング工程において、第１の主表面１０１に対向する第２の主表面１０２から第１の基板１０を一様に除去する。具体的には、第１の基板１０の第２の主表面１０２を、ＤＲＩＥ法などのドライエッチング法を含む異方性エッチング方法を用いて第１の基板１０のベース層１０５を一様に除去する。ベース層１０５と埋め込み絶縁膜１０３の間で十分大きなエッチング選択比を有するエッチング法を用いることで、容易にベース層１０５を除去することができ、図２９（ｂ）に示すように、埋め込み酸化膜１０３が表出した時点でエッチングを確実に停止することができる。なお、裏面エッチング工程においてベース層１０５を除去する際にＣＭＰなどの研磨を併用しても構わない。ただし、研磨に使用する溶媒が接合基板１０、２０内に進入して基板１０、２０を汚染する恐れがあるため適当ではなく、予め上記エッチング処理によりベース層１０５を十分薄くしておくことにより、裏面エッチング工程の時間を大幅に短縮することができる。
【０１４１】
（チ）埋め込み酸化膜１０３が表出した後に、ドライエッチング法を用いて埋め込み酸化膜１０３を除去する。ドライエッチング処理は、総ての埋め込み酸化膜１０３が除去され、総ての溝が露出し、凸部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、・・・のみが残され、第１の基板１０の他の部分が総て除去された時点で終了する。以上の工程を経て、溝形状を有し、一部に可動部を含む図２９（ｃ）に示した３次元構造体が完成する。なお、埋め込み酸化膜１０３の除去にウェットエッチング法を用いてしまうと、除去する必要のない酸化膜３０にも同時に損傷を与えてしまうことになり、最悪の場合、接合領域が剥離してしまう恐れがあると共に、溶媒に侵すことによるスティッキング現象を引き起こし、微細なパターンの損傷に繋がるため好ましくない。
【０１４２】
以上説明したように、第１の基板１０としてＳＯＩ基板を用いることにより、第１のパターニング工程において、ＤＲＩＥ処理を埋め込み絶縁膜１０３で確実に停止することができ、凸部の開口面積差によって生じるエッチング速度の違いに起因したマイクロローディング現象を考慮する必要がなくなる。また、裏面エッチング工程においても、エッチング処理を埋め込み絶縁膜１０３で確実に停止することができ、凸部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの仕上がり形状を向上させることができる。
【０１４３】
裏面エッチング工程における埋め込み酸化膜１０３の除去に液体を用いずにドライエッチング法を用いることにより、スティッキングなどによる微細パターンの損傷を防ぐことができる。
【０１４４】
ＳＯＩ基板の活性層１０４の厚さを凸部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの高さと等しくすることにより、容易に凸部パターンを形成することができ、その高さを均一に形成することができる。
【０１４５】
ＳＯＩ基板の裏面に反り防止用の酸化膜が形成されている場合、第１のパターニングの後、基板接合前に研磨により除去する。これにより、第１のパターニング前に除去した場合に生じる基板の反りを防止し、基板接合後に除去した場合に生じる接合面の隙間への研磨液の侵入を回避できる。
【０１４６】
（第１１の実施の形態）
第１１の実施の形態では、第１乃至第１０の実施の形態に係わる半導体構造の製造方法で使用する半導体ウェハ１２０について説明する。半導体ウェハ１２０は、第１の基板又は第２の基板の何れであっても構わない。半導体ウェハ１２０には、基板接合工程において第１の基板と第２の基板との間に閉空間が形成されないように、予め、第１の基板の第１の主表面又は第２の基板の主表面に半導体ウェハ１２０の外周までに至る溝１２３が形成されている。即ち、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方の接合面に、半導体ウェハ１２０の外周までに至る溝１２３が形成されている。溝１２３が第１の基板に形成される場合、第１のパターニング工程において凸部の形成と同時に溝１２３を形成することが望ましい。一方、溝１２３が第２の基板に形成される場合、第２のパターニング工程において凹部の形成と同時に溝１２３を形成することが望ましい。容易に溝１２３を形成することができ、製造工程を簡略化することができる。
【０１４７】
半導体ウェハ１２０の外周には結晶方向を示すオリフラ１２１が形成され、複数の構造体形成領域（チップ）１２２がマトリックス状に配置されている。溝１２３は各チップ１２２間に格子状に配置され、更に半導体ウェハ１２０の外周まで伸ばされている。溝１２３を形成することにより、基板接合工程において、第１の基板の凸部と第２の基板の凹部により形成される隙間が閉空間となることを防ぐことができる。これにより、裏面エッチング工程で使用するＤＲＩＥ装置内において接合基板が真空状態に置かれても、接合基板の内外での圧力差の発生を回避することができ、この圧力差によるストレスによって接合基板の接合面が剥離又は破損することを防止できる。
【０１４８】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は、第１乃至第１１の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１４９】
上述した第１乃至第１１の実施の形態において、第２の基板１２として、サファイア基板、ガラス基板、又は石英基板など絶縁基板を用いても良い。例えば、高耐熱ガラスを材料として用いた場合、基板接合工程において陽極接合を実施することにより、比較的低温（約４００度程度）で且つ接合強度の高い第１の基板と第２の基板の接合が可能となる。なお、この場合においても、シリコンからなる第１の基板１１の加工は、基板接合工程の前に実施する為、シリコンに対する高温の熱処理（熱酸化など）も実施することができ、上述したプロセス自由度が損なわれることは無い。また、例えば図３に示したような凹部１８ａ、１８ｂを形成するには、サンドプラスト加工を施せばよい。
【０１５０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る３次元構造体を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）乃至図２（ｃ）は、図１に示した３次元構造体の主要な製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る３次元構造体を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）は、図３に示した３次元構造体の主要な製造工程を示す断面図である（その１）。
【図５】図５（ａ）乃至図５（ｃ）は、図３に示した３次元構造体の主要な製造工程を示す断面図である（その２）。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る３次元構造体を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）、図７（ｂ）は、図６に示した３次元構造体の主要な製造工程を示す断面図である（その１）。
【図８】図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、図６に示した３次元構造体の主要な製造工程を示す断面図である（その２）。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る３次元構造体を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）乃至図１０（ｄ）は、図９に示した３次元構造体の主要な製造工程を示す断面図である（その１）。
【図１１】図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）は、図９に示した３次元構造体の主要な製造工程を示す断面図である（その２）。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る３次元構造体を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、図１２に示した３次元構造体の主要な製造工程を示す断面図である（その１）。
【図１４】図１４（ａ）乃至図１４（ｄ）は、図１２に示した３次元構造体の主要な製造工程を示す断面図である（その２）。
【図１５】図１５（ａ）は、本発明の第６の実施の形態に係るアクチュエータを示す平面図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＡ−Ａ’切断面に沿った断面図である。
【図１６】図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）は、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示したアクチュエータの主要な製造工程を示す断面図である。
【図１７】本発明の第７の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図１８】図１７のＢ−Ｂ’切断面に沿った断面図である。
【図１９】図１９（ａ）乃至図１９（ｃ）は、図１７及び図１８に示した光スイッチの主要な製造工程を示す断面図である（その１）。
【図２０】図２０（ａ）及び図２０（ｂ）は、図１７及び図１８に示した光スイッチの主要な製造工程を示す断面図である（その２）。
【図２１】関連技術に係る製造方法により製造された光スイッチを示す平面図である。
【図２２】図２２（ａ）乃至図２２（ｄ）は、図２１に示した光スイッチの主要な製造工程を示す断面図である。
【図２３】図２３（ａ）乃至図２３（ｅ）は、第８の実施の形態に係わるＭＥＭＳ構造体の製造方法における主要な製造工程を示す断面図である（その１）。
【図２４】図２４（ａ）乃至図２４（ｅ）は、第８の実施の形態に係わるＭＥＭＳ構造体の製造方法における主要な製造工程を示す断面図である（その２）。
【図２５】図２５（ａ）乃至図２５（ｄ）は、第８の実施の形態に係わるＭＥＭＳ構造体の製造方法における主要な製造工程を示す断面図である（その３）。
【図２６】第９の実施の形態に係わるＭＥＭＳ構造体を示す断面図である。
【図２７】図２７（ａ）乃至図２７（ｄ）は、図２６に示したＭＥＭＳ構造体の製造方法における主要な製造工程を示す断面図である。
【図２８】第９の実施の形態の比較例を示す断面図である。
【図２９】図２９（ａ）は本発明の第１０の実施の形態に係る３次元構造体の主要な製造工程を示す断面図であり（その１）、図２９（ｂ）は図２９（ａ）の後に続く主要な製造工程を示す断面図であり（その２）、図２９（ｃ）は図２９（ａ）及び図２９（ｂ）を経て完成した本発明の第１０の実施の形態に係る３次元構造体を示す断面図である。
【図３０】本発明の第１１の実施の形態に係わる半導体ウェハを示す平面図である。
【符号の説明】
【０１５２】
５、１９、２０、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｅ    酸化膜パターン
１０、１１    第１の基板
１２、２０    第２の基板
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅ、５５、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、１１０ａ〜１１０ｄ    凸部
１４、１０１    第１の主表面
１５、１０２    第２の主表面
１６    主表面
１８ａ、１８ｂ、２１０ａ、２１０ｂ    凹部
２３    熱酸化膜
２４、３０、３７、４７、５８ａ、５８ｂ    酸化膜
２５    凹凸
３１、４１    可動プレート
３２ａ、３２ｂ、４２    可動電極
３３ａ、３３ｂ、４３    固定電極
３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、４４、４５ａ、４５ｂ    パッド
３６、４６    支持部材
４９    ミラー
５０ａ〜５０ｄ    光導波路（光ファイバ）
５２、５４、６４    レジストパターン
５３    フィールド酸化膜
５６ａ、５６ｂ    絶縁膜
５７ａ、５７ｂ    接合面
６１    第１の溝幅
６２    第２の溝幅
６３    第３の溝幅
６５、６６    ダミー構造
１０３    埋め込み絶縁膜
１０４    活性層
１０５    ベース層
１２０    半導体ウェハ
１２１    オリフラ
１２２    構造体形成領域（チップ）
１２３    溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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